El «Polideportivo Rafa Martínez» de Móstoles fue bautizado en su honor.

Participó en los Juegos Olímpicos de Atenas 2004, quedando 5° en el concurso completo individual y 10° por equipos.

En Atenas, el equipo español lo integraban Rafael, Alejandro Barrenechea, Víctor Cano, Jesús Carballo, Oriol Combarros y Gervasio Deferr.

En 2005 fue campeón europeo en el concurso general, siendo el primer gimnasta español que lo lograba tras Joaquín Blume, y ese mismo año fue 4º en la general del Mundial de Melbourne.

El equipo español en Pekín estaba integrado por Rafael, Isaac Botella, Manuel Carballo, Gervasio Deferr, Sergio Muñoz e Iván San Miguel.